我國垃圾焚燒能源利用潛力巨大，利用效率如何提升？

全球二氧化碳排放量的持續(xù)增加，帶來了一系列的社會問題，如全球每年因空氣污染導致的死亡人數正在持續(xù)增多等。在這樣的背景下，提升能源利用效率已經成為應對氣候變化的關鍵。

黃立成

2023（第十屆）上海固廢熱點論壇現場，上海康恒環(huán)境科技有限公司技術中心常務副總經理黃立成指出，通過升級改造垃圾焚燒處理設施，提升綠色低碳發(fā)展水平，可以使垃圾焚燒發(fā)電達到能源替代、節(jié)能增效和資源再生的要求。他強調，與歐洲國家相比，目前我國垃圾焚燒發(fā)電行業(yè)的能源利用效率還相對較低，但是潛力巨大。論壇現場，他也重點介紹了康恒環(huán)境在這方面的積極探索經驗。

01提升能源利用效率是應對氣候變化的關鍵

目前能源利用溫室氣體占全球排放總量的比例為73.2%，從能源利用細分領域溫室氣體排放占比來看，工業(yè)領域、交通運輸、建筑行業(yè)等占比相對較高。在全球能源供需緊張的背景下，可再生能源扮演著重要角色，可再生能源在全球電力供給中的作用日益重要。

提供經濟適用的清潔能源已經成為聯合國17個可持續(xù)發(fā)展目標之一。從2010年到2021年，全世界可再生能源在最終能源消費中的占比從16%上升到了19.44%。

國際上，多個國家也發(fā)布了相應的能源產業(yè)扶持政策。包括上調可再生能源發(fā)展的目標，如歐盟2021年將2030年可再生能源占一次能源的比重目標從32%提升至40%，要求所有成員國為之努力；我國明確提出到2030年風電、太陽能發(fā)電總裝機容量達到12億千瓦以上等。其次也包括一些支持或調整核能發(fā)展的規(guī)劃，如俄羅斯：計劃在2035年前新建10臺大型核電機組，將核能發(fā)電占比提高到25%；而在加快氫能產業(yè)布局方面，英國、德國、日本、韓國等都有發(fā)布相關的政策支持文件。

2022年6月，我國生態(tài)環(huán)境部等部門聯合印發(fā)了《減污降碳協同增效實施方案》，其中，突出協同增效，推進固體廢物污染防治協同控制。強調開展產業(yè)園區(qū)減污降碳協同創(chuàng)新，升級改造垃圾焚燒設施，提升綠色低碳發(fā)展水平。黃立成指出，通過升級改造垃圾焚燒處理設施，提升綠色低碳發(fā)展水平，可以使垃圾焚燒發(fā)電達到能源替代、節(jié)能增效和資源再生的要求。

02垃圾焚燒發(fā)電行業(yè)能源管理的現狀如何？

對垃圾焚燒發(fā)電廠和傳統火力發(fā)電廠能量轉化效率進行比較，可以看出，垃圾焚燒發(fā)電廠全廠發(fā)電效率目前在約26%，火電廠約41%。供電效率，垃圾焚燒發(fā)電廠約22%，火電廠約39%，垃圾焚燒發(fā)電項目供電效率約為火電廠的56%，所以它的能源利用效率還很低。

黃立成指出，垃圾焚燒發(fā)電項目能源利用率低的原因有以下幾點：

第一，垃圾焚燒鍋爐主蒸汽參數低下，垃圾發(fā)電項目常規(guī)主蒸汽參數為4.0MPa，450℃到6.4MPa，485℃之間，全廠發(fā)電效率約為22.3%~26%之間。主要制約因素有三：垃圾成分復雜，煙氣腐蝕性強；防腐材料/防腐工藝成本高昂；相對火力發(fā)電，規(guī)模小。

第二，與歐洲相比，我國垃圾焚燒廠多為單純發(fā)電模式，熱量利用不充分。黃立成表示，國內垃圾焚燒廠能效較歐洲還有較大差距，存在巨大提升空間。據調研數據分析，歐洲熱電聯產垃圾焚燒廠能效較純發(fā)電與純供熱焚燒廠高，統計數據中熱電聯產焚燒廠平均全廠能效R1可達0.76，而我國大型垃圾焚燒廠平均全廠能效R1約0.58，存在巨大提升空間。

03垃圾焚燒發(fā)電行業(yè)如何提升能源管理效率？

以國內某垃圾焚燒發(fā)電項目為例，全廠發(fā)電效率約26%，凝氣損失占比約48.7%，排煙損失占比約14.7%，鍋爐等其他損失，如機械未燃燒、化學未燃燒以及散熱損失等占比為5.6%。黃立成認為，提高發(fā)電能效、降低凝汽損失和排煙損失是提高能源利用效率的關鍵。

國際上已經有很多垃圾焚燒行業(yè)的高效率電廠熱力系統的成功經驗。

如在提高蒸汽參數方面，意大利Naples，采用9MPa/500°C，全廠熱效率達到30.2%；在再熱循環(huán)系統方面，荷蘭阿姆斯特丹AEB，采用13MPa/440°C，采用汽包飽和蒸汽將高壓缸排汽再熱到330°C，全廠熱效率達到30%以上。此外，在熱電聯產及外部熱源組合式高效垃圾發(fā)電工藝方面，國際上也有很多嘗試和經驗積累。

基于此，黃立成介紹，康恒在提升能效上也積極采取了多種措施：一是高參數再熱，已經得到了應用；二是正在實施的煙氣余熱利用系統；三是實現熱電聯產助力全廠能效提升。

高參數再熱發(fā)電技術能提升全廠能效，但面臨高難度的技術挑戰(zhàn)。如參數提高后，鍋爐高溫腐蝕，對于防腐蝕工藝、材料提出了更高的要求。而壓力提高之后會導致汽機排汽干度降低，汽機末級葉片水蝕風險增加。

針對這些技術挑戰(zhàn)，康恒環(huán)境做了很多實踐探索。

應對鍋爐高溫腐蝕，康恒通過大數據模型的建立，來找尋解決辦法。通過分析40多個焚燒廠運行早期至運行末期的運行數據，確定余熱鍋爐在一個運行周期中運行狀態(tài)，并通過記錄的運行數據，反向校核鍋爐的熱力計算模型，達到準確計算鍋爐運行各熱力計算參數；通過腐蝕曲線和壁溫計算手段，評判過熱器不同部位的腐蝕風險。最終實現主蒸汽參數提高后，鍋爐各受熱面的腐蝕風險可控。

應對汽機末級葉片水蝕，康恒實踐中，采用爐外除濕再熱技術有效解決水蝕問題，提高全廠發(fā)電效率。通過高壓缸抽汽加熱高壓缸排汽，使其除濕再熱后進入低壓缸做功。這個系統的優(yōu)勢在于，控制方便：汽機抽汽再熱，系統簡單；配置靈活：可實現多機母管制運行。設備優(yōu)勢也很明顯，汽機水蝕小：除濕再熱，大大降低末級葉片濕度；鍋爐腐蝕小：主蒸汽溫度低，過熱器腐蝕小；再熱方式成熟：借鑒核電成熟的MSR除濕再熱工藝。

編輯：李丹